本发明属于医学诊断,具体而言,涉及一种基于糖基化外泌体mirna组合的肺腺癌(lung adenocarcinoma,luad)早期预测模型的建立及诊断应用,以提高早期luad诊断的特异性和敏感性。
背景技术:
1、肺癌一直是导致癌症相关死亡的主要原因,对全球人类健康构成重大威胁。肺腺癌(lung adenocarcinoma,luad)是最普遍的亚型,约占病例的40%-45%。目前,手术切除是治疗luad最有效的方法。然而,由于早期缺乏明显的症状,许多患者在晚期被诊断出来,使手术变得不切实际。这也是肺腺癌患者5年总生存率相对较低(约15%)的原因之一。因此,鉴于其患病率高和早期通常无症状的性质,及时诊断对于成功干预至关重要。
2、外泌体是大小从30到150纳米不等的细胞外小囊泡,由细胞释放到细胞外环境中,在细胞间通讯中起着至关重要的作用。它们在细胞之间运输各种分子,包括蛋白质、脂质、rna和dna,使其成为有价值的非侵入性生物标志物。microrna(mirna)于1993年首次在线虫秀丽隐杆线虫的研究中被发现,是一类小的非编码rna,现在是肿瘤学领域研究最广泛的rna。它广泛存在于肿瘤来源的外泌体中,其异常表达与恶性肿瘤密切相关,显示出重要的诊断价值(uzuner e,ulu g t,gürler s b,et al.the role ofmirnain cancer:pathogenesis,diagnosis,and treatment[j].methods mol biol,2022,2257:375-422.)。此外,mirna可以通过调节基因表达的转录来影响肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡。值得注意的是,mirna作为一种单链核苷酸,容易受到核糖核酸酶和ph值等因素的影响,使其物理化学性质固有不稳定。由于外泌体具有保护性脂质双层及其较低的免疫原性,外泌体mirna与血清mirna相比表现出更高的稳定性,使其更适合筛选和动态监测。
3、糖基化是真核细胞蛋白质中最常见的翻译后修饰之一,细胞外囊泡(extracellular vesicles,ev)表面聚糖的存在可能反映了其起源细胞的特定特征。已知的肿瘤相关聚糖链已在癌细胞的ev表面被发现。重要的是,这种异常的糖基化是恶性转化的一个关键特征(martinsm,ramos c c,freitasd,et al.glycosylation ofcancerextracellularvesicles:capture strategies,functional roles andpotentialclinical applications[j].cells,2021,10(1).)。唾液酸化和岩藻糖基化是常见的糖基化修饰,研究表明它们与癌症转移和侵袭等表型密切相关。因此,选择性地捕获唾液酸化和岩藻糖基化的外泌体可以特异性富集肿瘤来源的外泌体。这些策略可用于早期癌症检测和研究潜在的分子机制。
技术实现思路
1、鉴于现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种基于糖基化外泌体mirna组合的肺腺癌(luad)早期预测模型的建立及诊断应用,为luad的早期诊断提供了一种非侵入性的方法,以提高早期luad诊断的特异性和敏感性。
2、为了实现上述技术目的,本发明人考虑到凝集素作为具有多个聚糖结合位点的聚糖结合蛋白,对外泌体表面的聚糖具有特异性识别能力。因此,本发明人利用凝集素对外泌体聚糖进行特异性识别,可以从不同来源捕获外泌体。进一步地,本发明人使用扁豆凝集素(lentil lectin,lca)偶联磁珠高效捕获岩藻糖基化的血清外泌体,同时利用小麦胚芽凝集素(wheat germ agglutinin,wga)偶联磁珠高效捕获唾液酸化的血清外泌体,对分离后的糖基化外泌体小rna进行高通量测序和生物信息学分析,随后,本发明人通过训练集开发了预测组合,构建了糖基化外泌体衍生mirnas的诊断模型,并将这种模型用于诊断肺腺癌,最终建立了用于肺腺癌早期诊断的预测分析模型,能有效提升肺腺癌早诊的预测能力,为肺腺癌的早期诊断、筛查提供了新的路径。
3、具体地,本发明最终获得了如下技术方案:
4、一种用于预测早期肺腺癌的标志物组合物,所述标志物组合物由唾液酸化外泌体中的hsa-mir-199a-3p和hsa-mir-222-3p,以及岩藻糖基化外泌体中的hsa-mir-486-5p和hsa-mir-139-3p组成。
5、需要说明的是,本发明从血清中分离唾液酸化外泌体,在筛选集(n=30)上进行小rna测序,以鉴定候选唾液酸化外泌体mirna;同时使用训练集(n=254)确认了候选的唾液酸化和岩藻糖基化外泌体mirna,并建立了一个4-mirna的预测组合,最后使用验证集(n=96)验证了4-mirna组合的诊断价值。令人幸喜的是,由唾液酸化的外泌体hsa-mir-199a-3p和hsa-mir-222-3p以及岩藻糖基化的外泌体hsa-mir-486-5p和hsa-mir-139-3p组成的4-mirna组合可用于luad的早期诊断能,够实现对早期肺腺癌更为准确的诊断和预后评估。在训练和验证阶段,4-mirna组合的曲线下面积(area under the curve,auc)分别为0.909和0.939。
6、其次,基于上述标志物组合物的研究成果,本发明还提供了一种用于早期肺腺癌预测或诊断的检测试剂,所述检测试剂包括针对性检测受试者的血液样本中的上述标志物组合物的表达水平的试剂。本发明还提供了一种用于早期肺腺癌预测或诊断的试剂盒,所述试剂盒包括上述的检测试剂。
7、第三,基于上述标志物组合物的研究成果,本发明还提供一种如上述标志物组合物或上述检测试剂在制备用于肺腺癌诊断、疗效或预后评估的药物或试剂盒中的应用;以及提供上述标志物组合物在构建用于肺腺癌诊断、疗效或预后评估的模型中的应用。
8、最后,本发明还提供了一种肺腺癌早期筛查或诊断的方法,该方法包括如下步骤:应用扁豆凝集素(lca)和小麦胚芽凝集素(wga)偶联磁珠糖捕获技术分离、富集血液样本中的岩藻糖基化外泌体和唾液酸化外泌体;检测所富集的岩藻糖基化外泌体和唾液酸化外泌体中的所述mirna的表达水平;通过已构建肺腺癌筛查模型对上述检测的mirna表达水平进行评估,和肺腺癌早期筛查、诊断的判定,能显著区分肺腺癌患者样本和非肺腺癌患者样本。
9、与现有技术相比,本发明具有如下优点和进步性:采用唾液酸捕获和岩藻糖捕获策略从血清中富集肿瘤来源的外泌体,并开发了用于luad早期诊断的糖基化外泌体mirna组合。该组合可作为检测luad的非侵入性生物标志物,可提高luad患者的生存率,提升肺腺癌早诊的预测能力,为肺腺癌的早期诊断、筛查提供新的方法,有效避免现有肿瘤检测方法的局限性,在肿瘤早期诊断、筛查方面具有优异的临床应用前景。
1.一种用于预测早期肺腺癌的标志物组合物,其特征在于,所述标志物组合物由唾液酸化外泌体中的hsa-mir-199a-3p和hsa-mir-222-3p,以及岩藻糖基化外泌体中的hsa-mir-486-5p和hsa-mir-139-3p组成。
2.一种用于早期肺腺癌预测或诊断的检测试剂,其特征在于,所述检测试剂包括针对性检测受试者的血液样本中的如权利要求1所述标志物组合物的表达水平的试剂。
3.一种用于早期肺腺癌预测或诊断的试剂盒,其特征在于,所述试剂盒包括如权利要求2所述的检测试剂。
4.一种如权利要求1所述标志物组合物或权利要求2所述检测试剂在制备用于肺腺癌诊断、疗效或预后评估的药物或试剂盒中的应用。
5.一种如权利要求1所述标志物组合物在构建用于肺腺癌诊断、疗效或预后评估的模型中的应用。
